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2020 September - Stefan Salminger

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Dr. Stefan Salminger

MedUni Wien RESEARCHER OF THE MONTH, September 2020

Die Jury „Researcher of the Month” verleiht die Auszeichnung für diesen Monat Herrn Dr. Stefan Salminger aus Anlass der im Top-Journal „Science Robotics“ (IF 19.40) erschienenen Arbeit „Long-term implant of intramuscular sensors and nerve transfers for wireless control of robotic arms in above- elbow amputees“ [1].
Die Medizinprodukte-Gesetz-Studie entstand im Rahmen des Christian Doppler Labors für Wiederherstellung von Extremitätenfunktionen an der klinischen Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Oskar Aszmann (Leiter des Klinischen Labors für Bionische Extremitätenrekonstruktion) in Zusammenarbeit mit dem Prothesenerzeuger OttoBock Healthcare Products GmbH (Österreich), sowie der Alfred Mann Foundation (AMF, California, USA).

Implantierbare Sensoren zur drahtlosen und intuitiven Prothesensteuerung nach Amputation an der oberen Extremität

Eine Amputation im Bereich der oberen Extremität stellt für den betroffenen Patienten ein einschneidendes und traumatisches Erlebnis dar. Der Verlust der Hand- bzw. Armfunktion geht oft auch mit massiven Einbußen in der Lebensqualität einher. Der prothetische Ersatz der verlorenen Extremität ermöglicht eine Reintegration ins Arbeits- und Sozialleben und somit eine verbesserte Lebensqualität, jedoch ist die zu erreichende Hand- bzw. Armfunktion entscheidend von der Amputationshöhe abhängig.
Die Prothesensteuerung bei Amputationen oberhalb des Ellenbogens wurde in den letzten Jahren mittels selektiven Nerventransfers revolutioniert. Durch diese Nerventransfers kann die Anzahl an intuitiven Muskelsignalen zur Prothesensteuerung vervielfacht werden [2]. Hierbei werden die Nerven, die durch die Amputation ihr Zielorgan verloren haben, an einzelne Muskeln im Stumpfbereich transferiert [3], [4]. Nach erfolgter Nervenregeneration stehen dadurch neue, intuitiv steuerbare Muskelsignale zur Verfügung. Diese Signale werden derzeit mittels Oberflächenelektroden von der Hautoberfläche aufgenommen und an die Prothese zur Steuerung weitergeleitet. Aufgrund von Weichteilverschiebungen über dem Muskel, oder auch Signalüberlagerungen der verschiedenen Muskeln kann die variable Signalqualität zu Fehlfunktionen der Prothese führen.
In der vorliegenden Studie wurde erstmals bei drei Oberarm-Amputierten ein vollständig implantiertes Sensorsystem in Kombination mit selektiven Nerventransfers verwendet. Die Sensoren greifen das Signal direkt aus dem Muskel ab und senden es drahtlos an die Prothese [1]. Die intuitiv kontrollierbaren Muskelsignale können somit unabhängig von äußeren Einflüssen (z.B. Schwitzen) und ohne Qualitätsverlust zur Prothesensteuerung verwendet werden. Aufgrund der verbesserten Signalqualität und -übertragung konnten die Patienten ihre Prothesen viel einfacher und besser steuern, was auch zu einer deutlich gesteigerten Verwendung im Alltag führte. Die Kombination dieser zwei innovativen Verfahren ermöglicht somit eine harmonische, intuitive, dem natürlichen Bewegungsmuster entsprechende Steuerung selbst bei hohen Amputationen.

Wissenschaftliches Umfeld

Dr. Salminger begann seine wissenschaftliche Tätigkeit 2012 im Christian Doppler Labor zur Wiederherstellung von Extremitätenfunktionen unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Oskar Aszmann. Der wissenschaftliche Fokus lag auf der Verbesserung der Prothesenfunktion nach Amputationen im Bereich der oberen Extremität. Im Rahmen seines PhD Studiums verglich er, mittels einer Multicenter Studie, die Handfunktion nach Handtransplantation oder Prothesenversorgung [5]. Für diese Arbeit hat Dr. Salminger auch den Theodor-Billroth-Preis der Ärztekammer Wien 2017 erhalten. Anschließend war Dr. Salminger vor allem für klinische Medizin-Produkt- Gesetzstudien zuständig welche sich mit der Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine beschäftigten [6]. Diese Projekte entstanden in enger Zusammenarbeit mit dem Prothesenerzeuger OttoBock Healthcare Products GmbH, sowie internationalen Partnern zur Implantatherstellung wie Alfread Mann Foundation (AMF, California, USA) und ImplantCast (Germany). Im neuen klinischen Labor für bionische Extremitätenrekonstruktion (ERC Synergy Grant) unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Oskar Aszmann nimmt Dr. Salminger die Rolle des Clinical Coordinators ein.

Zur Person

Dr. Stefan Salminger, PhD, wurde am 01.05.1988 in Wien geboren. Er studierte von 2006 bis 2012 Humanmedizin an der Medizinischen Universität Wien mit Auslandsstudienaufenthalten an der Ludwig-Maximilians-Universität München (Deutschland) und dem Universitätsspital Zürich (Schweiz). Nach Abschluss des Humanmedizinstudiums 2012 begann Dr. Salminger als PhD-Student im Cristian Doppler Labor für Wiederherstellung von Extremitätenfunktionen unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Oskar Aszmann. Seit 2014 ist Dr. Salminger Assistenzarzt an der Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie der Universitätsklinik für Chirurgie. Sein PhD-Studium schloss er 2017 im Programm Neuroscience ab. Neben seiner Forschungstätigkeit beteiligt sich Dr. Salminger auch an der Lehre im Rahmen des Humanmedizinstudiums und betreut auch Diplomarbeiten.

Ausgewählte Literatur

  1. S. Salminger et al., “Long-term implant of intramuscular sensors and nerve transfers for wireless control of robotic arms in above-elbow amputees,” Sci. Robot., 2019, doi: 10.1126/scirobotics.aaw6306.
  2. S. Salminger, A. Sturma, M. Herceg, O. Riedl, K. Bergmeister, and O. C. Aszmann, “[Prosthetic reconstruction in high amputations of the upper extremity].,” Orthopade, vol. April, 2015, doi: 10.1007/s00132-015-3113-0.
  3. S. Salminger, A. Sturma, A. D. Roche, J. A. Mayer, C. Gstoettner, and O. C. Aszmann, “Outcomes, Challenges, and Pitfalls after Targeted Muscle Reinnervation in High-Level Amputees: Is It Worth the Effort?,” Plast. Reconstr. Surg., vol. 144, no. 6, pp. 1037e-1043e, Dec. 2019, doi: 10.1097/PRS.0000000000006277.
  4. O. C. Aszmann et al., “Bionic reconstruction to restore hand function after brachial plexus injury: a case series of three patients.,” Lancet, 2015, doi: 10.1016/S0140-6736(14)61776-1.
  5. S. Salminger et al., “Functional and Psychosocial Outcomes of Hand Transplantation Compared with Prosthetic Fitting in Below-Elbow Amputees: A Multicenter Cohort Study.,” PLoS One, vol. 11, no. 9, p. e0162507, 2016, doi: 10.1371/journal.pone.0162507.
  6. S. Salminger et al., “Attachment of upper arm prostheses with a subcutaneous osseointegrated implant in transhumeral amputees,” no. 1000460758, 2016, doi: 10.1177/0309364616665732.

      Dr. Stefan Salminger

      Dr. Stefan Salminger
      Medizinische Universität Wien
      Universitätsklinik für Chirurgie
      Klinische Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie
      Währinger Gürtel 18-20
      1090 Wien

      T: +43 (0)1 40400-69860
      stefan.salminger@meduniwien.ac.at